成 功，熊玉卿,2，周 暉,2，張凱峰,2，高恒蛟,2

(1.蘭州空間技術物理研究所，蘭州 730000；2.真空技術與物理真空實驗室，蘭州 730000)

0 引言

高溫材料通常具有較高的強度、良好的耐疲勞性能、較強的抗氧化和抗熱腐蝕能力，在航空航天領域具有廣闊的應用前景[1]。目前，常用的高溫材料主要包括特種陶瓷、難熔金屬、高溫合金及C/C復合材料等[2-3]，雖然這些材料各有優(yōu)勢，但在高溫下均易氧化失效，限制了其在高溫環(huán)境下的進一步應用。為防止高溫材料的氧化失效，充分發(fā)揮高溫材料的優(yōu)勢，在高溫材料表面涂覆抗氧化涂層是最有效的保護措施。高溫抗氧化涂層能有效彌補基體材料抗氧化性和抗熱腐蝕性方面的不足，使得高溫材料能在嚴苛的高溫條件下長時工作。自20世紀60年代至今，各國針對高溫抗氧化涂層開展了大量的研究，先后形成了鋁化物、氧化物、硅化物、合金涂層、貴金屬五大涂層體系。其中，貴金屬涂層體系能抵抗較高的環(huán)境溫度，在國外航空航天領域已成功應用[4]。

銥(Ir)作為鉑族金屬，熔點高達2440 ℃，強度高、抗氧化能力強，2100 ℃時仍具有較低的氧擴散系數(shù)，是理想的氧氣擴散屏障材料。國外研究結果表明[5-6]，相比于其他抗氧化涂層銥涂層具有更高的使用溫度和更長的服役壽命，采用錸/銥材料體系的燃燒室工作溫度可達2200 ℃，可顯著提高發(fā)動機的性能，金屬銥作為涂層時，韌性的銥涂層不僅可減少基體表面的裂紋，又可以在一定程度上緩解熱應力，使涂層不開裂[7]。自20世紀80年代開始，美國開發(fā)了以錸為基體，銥為抗氧化涂層的空間發(fā)動機燃燒室結構，解決了銥涂層制備的基礎問題和工程應用的各項關鍵技術[1]。國內針對高溫抗氧化銥涂層的研究起步較晚，經(jīng)過十余年的研究，始終未能攻克銥涂層制備的關鍵問題。

本文結合國內外近年來的研究報道，對高溫抗氧化銥涂層的制備方法進行了比較，在分析現(xiàn)有銥涂層制備技術特點的基礎上，提出了原子層沉積/化學氣相沉積復合制備技術，分析了該技術在提高銥涂層致密度、減少缺陷方面的優(yōu)勢，并討論了發(fā)展原子層沉積/化學氣相沉積復合制備技術需要解決的幾個關鍵問題。

1 銥涂層制備技術

目前，銥涂層制備技術主要包括金屬有機物化學氣相沉積(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)、熔鹽電沉積(Electrodeposition,ED)、磁控濺射(Magnetron Sputtering,MS)、原子層沉積(Atomic Layer Deposition,ALD)、雙輝等離子體法(Double Glow Plasma,DGP)等，下面對各制備技術分別進行討論，并對其技術特點進行比較。

1.1 金屬有機物化學氣相沉積

MOCVD法是利用加熱、等離子體增強、光輔助等手段，在常壓或低壓條件下，使攜帶有機金屬反應源的載流氣體通過容器，將反應源的飽和蒸汽帶至反應腔中與其他反應氣體混合，然后在被加熱的基體表面發(fā)生化學反應生成涂層的技術[8-9]。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，MOCVD技術已被廣泛用于涂層及薄膜材料的制備。MOCVD技術與其他制備技術相比，具有如下特點：涂層組分、摻雜濃度、厚度可控；真空度要求低、反應室結構簡單；較好的涂層均勻性；沉積溫度低、生長速率快，應用范圍廣。MOCVD是目前制備銥涂層最常用的技術。

Henderson[1]、Stechman[10]、Reed[11]利用MOCVD技術分別在錸、鉬、鈮基體上制備出結合良好的致密銥涂層，已成功用于空間發(fā)動機飛行中。Maury[12]以(MeCp)Ir(COD)為先驅體，采用熱壁式MOCVD技術在鎢表面制備出多晶、致密、無織構的多層銥涂層。華云峰[13]以乙酰丙酮銥為前驅體制備銥涂層，研究發(fā)現(xiàn)，銥涂層對基體晶界和裂紋能有效填封。楊文彬[14]利用MOCVD法成功制備出多層結構的銥涂層。在經(jīng)歷沖擊破壞后，各層之間仍結合良好，涂層無外延生長，后制備的涂層能對前次制備涂層中出現(xiàn)的孔洞等缺陷進行有效封填。Yang[5]通過MOCVD法制備具有等軸晶結構的多層銥涂層，研究表明，涂層的熱穩(wěn)定性與溫度、晶體結構和晶粒尺寸有關，當溫度超過1200 ℃，涂層開始不穩(wěn)定。Cai[15]通過MOCVD技術在鉬基體表面沉積銥涂層，并研究沉積溫度和氧氣對沉積效率的影響，結果表明基體溫度不同影響銥涂層生長模式；沉積溫度為800 ℃時，涂層與基體的結合力較差，很易脫落；沉積速率與沉積溫度之間不符合Arrhenius公式；在反應氣體中增加氧不僅能減少涂層中的碳含量，而且能有效提高涂層質量，氧添加過多會造成氧殘留，影響涂層質量。Jin[16]在研究MOCVD技術時發(fā)現(xiàn)，前驅體Ir(acac)3的晶體形態(tài)對銥涂層質量也有顯著影響，當Ir(acac)3粉末為六方柱狀形態(tài)時，其揮發(fā)性較好，所生長的涂層均勻且光滑；Ir(acac)3粉末呈四角片狀時，涂層有明顯裂紋且粗糙。Chia-pin[17]利用PE-MOCVD在三維構件上沉積銥涂層，證實PE-MOCVD制備的涂層比傳統(tǒng)MOCVD制備的涂層更光滑，只是銥涂層(111)擇優(yōu)生長比傳統(tǒng)MOCVD更強；PECVD不適于孔徑較小的三維構件。Gelfond[18]表明，沉積溫度和沉積速率均會影響MOCVD涂層質量，當沉積溫度過高時，涂層質量惡化，變?yōu)殡x散的疏松結構，且晶粒尺寸顯著增加；沉積速率過快，涂層結構多樣化復雜化。Yang[19]對MOCVD制備銥涂層的生長動力學和顯微組織進行了研究，結果表明，涂層顯微組織與沉積溫度及氫壓有關，氫壓增大，晶粒變大；沉積溫度降低，晶粒尺寸增加；沉積溫度低于460 ℃時，涂層表面開裂，無法獲得穩(wěn)定的涂層數(shù)據(jù)；當沉積溫度為460～500 ℃時，能獲得穩(wěn)定的生長狀態(tài)，且沉積速度與氫分壓線性相關；當沉積溫度超過520 ℃時，出現(xiàn)丘陵狀凹凸不平表面，此時沉積速率與沉積溫度的關系發(fā)生了變化。Hamilton[20]和Bai[21]等研究表明，化學氣相沉積過程中涂層一般是島狀成核的柱狀晶生長模式(見圖1)，涂層中存在大量缺陷和晶界，晶界垂直于表面，晶界和缺陷成為基體擴散的快速通道，導致銥涂層快速失效。

圖1 化學氣相沉積缺陷形成示意圖

目前，關于MOCVD制備銥涂層的研究主要集中在前驅體揮發(fā)、基體沉積溫度、氣氛、基體表面吸附能力等多重因素耦合影響等方面，針對晶界和缺陷的主要應對措施為制備多層結構涂層，使得晶界和缺陷“錯位”，晶界復雜化，增加氧原子擴散距離，這種方法治標不治本。同時，MOCVD技術本身也存在一些缺點：難以進行原位監(jiān)測生長過程，許多有機金屬化合物蒸汽有毒、易燃，反應后產(chǎn)物需要進行無害化處理，以避免造成環(huán)境污染。另外，由于所采用的源中包含其他元素(如C、H等)，需要對反應過程進行仔細控制，以避免引入非故意摻雜的雜質。

1.2 熔鹽電沉積

熔鹽電沉積技術是一種電化學過程，其基本過程是將工件浸在金屬鹽溶液中作為陰極，金屬板作為陽極，接通電源后在零件表面沉積所需的涂層。ED法最大的優(yōu)勢在于能常溫制備，且涂層制備與純化過程同時進行，能用純度較低的原材料制備較高純度的涂層[22]。ED法制備涂層的沉積速率較高(約為～20 μm/h)，涂層厚度可達毫米級[23]，沉積方法靈活，設備簡單成本較低，沉積參數(shù)可控，廣泛用于大尺寸復雜形狀工件沉積。

Zhu[24]在常壓下利用NaCl-KCl-CsCl熔鹽在錸基體上沉積銥涂層，涂層由柱狀晶組成呈現(xiàn)(111)擇優(yōu)取向；表面致密光滑，涂層與基體結合良好，未出現(xiàn)分離、裂紋及其他缺陷；經(jīng)114次熱震循環(huán)后涂層保持完整，與基體結合良好。REED[25]利用熔鹽電沉積制備銥涂層，結果表明，熔鹽電沉積沉積速度快、效率高，可制備較厚的銥涂層，但是銥涂層致密度不高，與基底的附著力較差。Wu[26]采用ED技術在超合金TMS-82表面制備銥-鉑合金涂層，涂層表面由單一面心立方結構顆粒物組成，銥含量高于3%的銥-鉑涂層呈現(xiàn)(111)擇優(yōu)取向生長，研究發(fā)現(xiàn)，預制備的鎳和鉑薄膜可提高銥-鉑涂層的沉積速率和改變涂層的化學組成。Qian等[27]利用ED法在鉑基體上制備銥涂層，研究表明，熔鹽溫度對沉積結果影響較大，低溫沉積時涂層較薄，高溫沉積時涂層中有較多的微小孔洞。Zhu[28]等研究發(fā)現(xiàn)，當陰極電流密度為5～50 mA/cm2時，所獲得的柱狀銥涂層與基體結合良好，隨著電流密度的增大，晶粒細化、致密度增加；電流密度增至100 mA/cm2時，涂層變?yōu)榉勰畹臉渲?，疏松且結合力較差。Zhu[29]利用氯化物熔鹽在Re/C基體上制備層片狀銥涂層，結果表明，銥涂層由柱狀形核層和層狀生長層組成，形核層與生長層界面間不存在微孔，在該實驗條件下能獲得光滑且厚度均勻的(111)取向涂層，與傳統(tǒng)的柱狀組織涂層相比，層片狀涂層具有更優(yōu)的抗氧化性。Huang[30]研究了層片狀結構銥涂層的生長機理及力學性能，并指出頂層與底部涂層組織的差異主要來自于電流密度的差異，高電流密度能促進晶粒形核使涂層細小均勻，適宜溫度的熱處理能調整涂層晶粒大小，釋放涂層內部殘余應力，當溫度高于1950 ℃，在界面及晶界處形成大小溝槽及孔洞，涂層強度及延伸性顯著下降。Huang[31]分別利用直流、脈沖電流熔鹽電沉積在錸基體制備銥涂層，結果表明，涂層形核過程顯著影響涂層顯微組織，組織為等軸晶的涂層氧化抵抗力明顯優(yōu)于組織為柱狀晶的涂層，這主要歸因于等軸晶組織晶界彎曲復雜，不易成為基體原子擴散的通道。

熔鹽電沉積制備步驟較復雜，沉積前要對熔鹽進行預電解，對沉積工件也要預處理；沉積時沉積效果受熔鹽體系、熔鹽溫度、電流密度、環(huán)境氣氛等多種因素影響。目前，電沉積時主要使用直流電流，所生長的組織為柱狀晶組織，直流電流會導致陰極表面產(chǎn)生濃度梯度，涂層局部異常不受控生長，進而導致涂層表面結瘤，粗糙度變大，質量下降。同時，沉積時間過長，粗大的柱狀晶組織會導致涂層微觀致密度下降。另外，熔鹽具有揮發(fā)性和腐蝕性，對基體有負面作用，熔鹽也很難回收再利用，對環(huán)境不利。

1.3 磁控濺射

磁控濺射是利用異常輝光放電產(chǎn)生的等離子體在電場作用下，對陰極靶材表面進行轟擊，將靶材表面的分子、原子、離子及電子等濺射出來，被濺射出來的粒子帶有一定的動能，沿一定的方向射向基體表面，在基體表面形成鍍層[32]。磁場的引入提高了濺射的效率，減少電子在基片附近的沉積，提高了沉積涂層的純度，涂層質量得到提高。

Mumtaz[33]在室溫及1073 K利用磁控濺射技術在熱膨脹系數(shù)不同的C-C材料及石墨基體上沉積銥涂層，結果表明，在不同溫度下都能獲得致密的柱狀晶涂層結構；當沉積溫度為1073 K時，由于涂層材料與基體材料熱膨脹系數(shù)不同，導致涂層開裂，但是當涂層較薄時，應力較小，涂層未開裂。Hagen[34]利用射頻磁控濺射技術在鈦次級層上沉積銥涂層，并研究了銥涂層與熱熔玻璃的接觸行為，研究結果表明，碳化鎢基體上沉積的銥涂層與鈦次級層不僅具有良好的抗刮性，而且顯微硬度較高；涂層與熔融玻璃接觸5000次循環(huán)后仍保持完整，涂層能顯著提高與熱熔玻璃接觸工具的壽命。Wang[35]利用磁控濺射技術在鉬絲網(wǎng)上制備雙層銥/鎢高溫抗氧化涂層，結果表明，鎢粘結層的制備能有效改善銥涂層與鋁基體之間的結合力，有效抑制銥涂層的剝落，濺射銥涂層為多晶結構且呈(111)擇優(yōu)生長。根據(jù)Movchan-Demchishin模型，所制備的雙層銥/鎢涂層的顯微結構與“1區(qū)”結構類似，該結構表明所制備的涂層橫向結合力弱，在拉應力狀態(tài)下易發(fā)生開裂。Büttner[36]利用射頻磁控濺射技術研究了濺射壓力對銥涂層組織與性能的影響，結果表明，隨著壓力的增加，組織由致密的粗大晶粒轉變?yōu)槎嗫椎募毿【Я?，并指出預先減少基體表面缺陷是提高涂層質量的必要措施。

磁控濺射技術主要用于硬質抗磨涂層、耐腐蝕涂層、光學涂層的制備。磁控濺射技術不能在復雜型面上沉積涂層，會存在“死區(qū)”；其次，磁控濺射技術制備的涂層具有擇優(yōu)取向，涂層性能的各向異性也限制了涂層的應用。

1.4 原子層沉積

原子層沉積最早由Suntola在CVD技術基礎上發(fā)明的，該技術是一種通過將氣相前驅體脈沖交替通入反應器，并在基體上化學吸附反應形成沉積膜的化學氣相沉積技術[37]，ALD源于化學氣相沉積技術，但與CVD不同的是原子層沉積過程中，兩種反應前驅體以脈沖形式交替進入真空室，一種前驅體在基底表面形成化學吸附，與隨后進入的另一種前驅體發(fā)生反應，生成一個單原子層。ALD技術最大的特點是飽和自限制性，能精確控制涂層厚度，實現(xiàn)原子級別的沉積。原子層沉積基于原子級別的控制，具有其他涂層制備技術無法比擬的特點, 如制備的涂層致密、無缺陷，且能阻隔缺陷，可實現(xiàn)三維復雜結構上均勻沉積(圖2)；大面積的均勻性和精確的亞單層膜厚控制等。

圖2 原子層沉積形成的致密、無缺陷、可阻隔缺陷的涂層

Elers[38]從設備、前驅體、反應副產(chǎn)品等方面研究了影響ALD薄膜均勻性的因素，表明影響薄膜均勻性的主要因素為前驅體脈沖重疊、前驅體熱分解、反應室中氣體的非均勻分布等，但總體而言，ALD在厚度和均勻性控制方面要優(yōu)于化學氣相沉積技術。Choi[39]在不同類型(Si、SiO2、TaN10、TaN100)界面層上利用ALD技術沉積銥涂層，并研究了銥涂層的生長機理及生核行為。研究發(fā)現(xiàn)，不同界面生長行為的差異主要歸因于基體的鍵型不同，沉積在金屬基體上的銥涂層主要以3-D島狀生長，通過島之間的合并形成連續(xù)的薄膜。Jeonga[40]利用等離子增強原子層沉積技術，在TaN/SiO2/Si基底上制備出3 nm厚銥涂層，研究發(fā)現(xiàn)銥涂層具有強烈的(111)織構。Vila-Comamala[41]利用原子層沉積在高縱橫比光柵上制備出高質量的銥涂層，如圖3所示。

圖3 沉積有銥涂層的光柵SEM圖像[41]

ALD技術優(yōu)異的三維共型性、致密均勻性、精確控制膜厚的特點使其在薄膜質量要求高的微電子、納米技術、光學、催化等領域具有廣泛的應用。在高溫抗氧化涂層領域應用較少，主要是因為其單原子層逐層生長的技術特點，沉積速率極低，只有100～300 nm/h。因此，對于涂層厚度較厚的高溫抗氧化涂層制備，ALD技術雖然應用潛力巨大，但目前來說，并不能滿足實際應用需求。

1.5 雙輝等離子體法

雙輝等離子體法又稱雙層輝光等離子體濺射沉積，是在離子氮化技術的基礎上發(fā)展起來的一種沉積技術[42]。雙輝等離子體法成本低、沉積速率快、涂層均勻性好、涂層厚度可控、涂層結合力較強。

Wu[43]研究了DGP方法制備的單層和多層銥涂層的形態(tài)與力學性能，單層與多層銥涂層均為(110)取向的多晶組織，涂層與基體結合良好，主要是因為涂層擴散進入基體表面缺陷在中，形成mechanicallocking現(xiàn)象。隨后，Wu[44]利用EBSD深入研究了涂層(110)取向的生長機理，指出(110)取向銥涂層的形成與斷裂金屬鍵的密度以及表面能有關。Wang[45]利用雙輝等離子體法在鈮基體上沉積銥涂層，研究發(fā)現(xiàn)，銥涂層生長速度較快，但會形成強烈的(220)織構，柱狀晶垂直于基體生長。同時，Wang[46]利用GDP法在鉬基體上制備了7 μm厚銥涂層，并對顯微組織及力學性能進行了表征。結果表明，柱狀晶組織沿(220)擇優(yōu)生長、涂層表面較粗糙、晶界處有孔洞形成、涂層硬度較高、涂層與基體結合力較強。Wu[47]研究了基體電壓及涂層厚度對銥涂層顯微組織與位向的影響。結果表明：在不同基底上形成的涂層主要為(220)取向，(220)取向越強烈，涂層中孔洞越多；基體電壓越高，沉積速率越快，涂層越厚。涂層厚度影響涂層顯微組織及涂層位向，隨著涂層厚度增加，涂層由(111)位向轉變?yōu)?220)位向，致密的涂層轉變?yōu)榇植诓⒑锌锥吹耐繉?。Chen[48]等采用雙輝光等離子方法，在不同基體上制備銥涂層。鉬表面銥涂層呈現(xiàn)出丘陵狀形貌，未出現(xiàn)微裂紋；鈮基體銥涂層表面有少量微孔出現(xiàn)，多晶態(tài)銥涂層沿(220)晶面擇優(yōu)生長；鈮基體上銥涂層的擇優(yōu)趨勢明顯高于鉬基體銥涂層；銥涂層包括一個共混區(qū)和純銥涂層區(qū)，銥涂層與鉬/鈮基體緊密結合，無明顯脫落、分層、孔洞等缺陷；鉬、鈮基體上銥涂層力學性能有所差異的主要原因是基體與涂層熱膨脹系數(shù)不同，導致不同基體上銥涂層的殘余應力不同。Chen[6]利用雙輝等離子體法在鉬基體上沉積銥涂層，形成的無孔洞及裂紋的多晶銥涂層在環(huán)境溫度高于2000 ℃時，涂層表面形成孔洞，涂層開始失效。為減少銥涂層在高溫環(huán)境下的氧化燒蝕，Cong[49]利用雙輝放電等離子體法在鉬基體上沉積銥-鋯梯度涂層。研究發(fā)現(xiàn)，銥-鋯涂層比銥涂層更致密均勻，銥-鋯涂層晶粒細小且表面光滑，但沉積過程中會形成ZrO2，導致涂層與基體的結合力較差。

雙輝等離子體法和磁控濺射技術類似，在形狀復雜的基體上沉積得到的涂層厚度均勻性差，涂層的純度取決于靶材的純度，設備復雜，靶材昂貴，大多處于實驗室研究階段，并沒有大規(guī)模應用。

2 原子層沉積/化學氣相沉積復合技術

大量研究結果已經(jīng)表明，能用于銥涂層制備的技術有金屬有機物化學氣相沉積、熔鹽電沉積、磁控濺射、雙輝等離子體法等，這些單一技術制備的銥涂層晶粒尺寸、擇優(yōu)取向有一定差異，但多為柱狀晶結構，晶界垂直于基體表面，并在晶界處偏聚大量缺陷，高溫環(huán)境下晶界和孔洞易成為氧化劑的擴散通道，導致涂層失效。如何提高涂層的致密度、減少缺陷，是實現(xiàn)銥涂層在高溫強氧化環(huán)境下長時間應用的首要條件。目前，常見的解決方案是制備多層涂層[12，43]，使得涂層晶界和缺陷“錯位”，增加氧原子擴散距離。2014年Bülow[50]創(chuàng)新性地利用ALD和CVD技術在同一反應室中制備多層有機無機復合膜，證實這種復合膜能克服單一膜的缺點，成為良好的滲透阻擋層，并指出兩種技術在同一反應室中應用能保持良好的真空度，避免膜受到污染。

在總結分析銥涂層制備技術理論與實驗工作的基礎上發(fā)現(xiàn)，常用的制備技術中，雙輝等離子體法與磁控濺射是利用輝光放電轟擊靶材，但兩種技術制備的涂層多為柱狀晶結構組織，沉積速率比較低，在形狀復雜工件表面上涂層均勻性較差；熔鹽電沉積沉積原理、設備、工藝與其他技術差別較大，復合難度大。原子層沉積與化學氣相沉積原理與工藝條件相似，取長補短，以CVD技術為主導，ALD技術做輔助，制備多層涂層，不僅沉積速率快，且缺陷少。圖4為兩種技術復合的設備示意圖，兩種技術在同一反應室中應用能確保良好的真空度，避免涂層受到污染。在CVD制備的涂層中，加入ALD制備的致密層(如圖5所示)，利用ALD所制備涂層無缺陷、高致密、高阻隔的特點，阻斷并填封CVD制備過程中出現(xiàn)的柱狀晶晶界及其他缺陷。ALD/CVD復合制備技術同時具備了CVD速率快的優(yōu)點和ALD零缺陷、致密、高阻隔的特點，能在復雜工件上制備高質量、均勻性良好的涂層。

圖4 原子層沉積和化學氣相沉積集成系統(tǒng)示意圖

圖5 原子層沉積/化學氣相沉積復合制備技術

3 結束語

高溫抗氧化銥涂層在航空航天領域有著重要的用途，理想的銥涂層制備方法既要求能獲得致密、高阻隔、結合良好的涂層，又要求沉積速率高、成本低，原子層沉積/化學氣相沉積復合制備技術滿足上述要求，是理想的制備方法。目前，還沒有關于原子層沉積/化學氣相沉積復合制備銥涂層的研究報道，作為新技術，有必要對原子層沉積/化學氣相沉積復合制備技術涉及到的以下幾個問題進行深入研究。

(1) 原子層沉積/化學氣相沉積復合制備技術分別采用原子層沉積和化學氣相沉積兩種技術交替沉積。兩種技術具有很強的相似性，但在前驅體導入、表面化學反應機理方面存在一定的區(qū)別，因而涂層的生長模式也將存在一定差異。因此，在復合過程中需研究兩種技術的兼容性和協(xié)同效應，研究兩種技術轉換過程中的前驅體輸入、反應條件等的改變對沉積過程的影響。

(2) 化學反應過程直接影響涂層缺陷產(chǎn)生以及致密度高低，原子層沉積技術能實現(xiàn)原子級別的沉積，能有效抑制涂層缺陷，而其化學反應過程較復雜。因此，需開展其化學反應過程研究，對化學反應過程仿真模擬，建立模型。

(3) 涂層的高溫抗氧化性能與涂層的微觀結構密切相關。理論分析和試驗研究表明，多層結構涂層在長期使用過程中，會發(fā)生界面擴散互溶、應力釋放、材料性能衰退及與環(huán)境相互作用等效應，導致涂層性能下降。在擴散問題中，需研究表面擴散、晶界擴散和晶格擴散的區(qū)別以及不同擴散的綜合效應。在缺陷和微結構演化方面，需通過缺陷熱耗散、局域溫度場分布，分析缺陷和微結構的演化規(guī)律。應力是在涂層制備過程中形成的，且在制備過程和使用過程中不斷發(fā)展和演化。因此，需研究應力受材料、涂層結構等因素的影響，分析涂層中應力的類別、應力水平、空間分布等方面的演化規(guī)律。

隨著研究的深入和體系的建立，ALD/CVD復合制備技術設備及工藝的不斷創(chuàng)新和成熟，沉積理論的不斷完善，ALD/CVD技術必將制備出性能優(yōu)異，微結構完美的高溫抗氧化銥涂層。